硅晶体欧姆接触特性研究

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近年来不断有新材料被应用到太阳能领域,但硅仍然是制备半导体器件的常用和主要的材料,也是制备太阳能电池的主要材料。目前,普遍使用的太阳能单晶硅电池的光电转换效率最高为20%,而且成本较为昂贵。制备良好的欧姆接触是提高光电转换效率和降低太阳能电池成本的主要方法,现在工业制备欧姆接触大部分采用银和铝作电极(电池表面用银作电极,电池背面用铝做电极),应用丝网印刷技术和退火工艺进行制备。  Ansys分析软件越来越多的被应用到现代工业的各个领域。热分析是ansys软件的一个很重要的分析形式,在热处理领域、冶金工业等方面都有广泛的应用。对于进行温度、热流率、热生成率等参数的数学模拟都可得到很好的结果。而且它还可以进行温度—结构场的耦合模拟,这也是ansys真正强大的地方。耦合的大概步骤是:首先对模型进行温度分析,温度分析的结果作为结构分析的载荷,然后对模型进行结构分析,在此可以得到由于模型不同部位的温度差异所产生的热应力,并根据仿真得到的热应力的大小和热应力分布情况,帮助我们设计和优化工艺,使热应力减小,提高器件的可靠性。  本文利用ansys有限元分析软件,建立了欧姆接触的稳态热分析和瞬态热分析模型,而且进行了瞬态热分析和结构分析的间接耦合。由于材料属性是随温度变化的,考虑到这一点,采用了非线性分析。可以从仿真结果中得到欧姆接触退火过程的温度场分布、温度梯度分布和结构应力分布,能够观察到欧姆接触界面处硅银合金生成的时间,还能直观地观察温度在欧姆接触模型内的传递过程。有利于对欧姆接触退火工艺参数进行优化设计和提高欧姆接触的可靠性。
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